Angestrebte Lernergebnisse
Nach Abschluss des Moduls sind Studierende in der Lage:
- Struktur und Aufbau von Bakterien, Archaeen, Viren und Pilzen zu beschreiben
- Besondere Stoffwechselleistungen der Mikroorganismen, wie z.B. Gärung und anaerobe Atmung und anoxische Photosynthese zu erläutern
- Stoffkreisläufe skizzieren
- In einfachen Arbeitsabläufen steril zu arbeiten, verschiedene Kultivierungstechniken und Animpftechniken, sowie Färbetechniken anzuwenden
- Praktikumsergebnisse in Form eines Protokolls (Laborjournals) zu dokumentieren.
Inhalt
Vorlesung:
- Morphologie, Zellaufbau und Systematik von Prokaryoten
- Wachstum und Nährstoffansprüche
- Sterilisations-, Konservierungs-, Kultivierungstechniken
- Gärungsstoffwechsel
- Energiestoffwechsel von Mikroorganismen
- Rolle von Bakterien in Stoffkreisläufen und Nahrungsketten
- Zentrale und spezielle Stoffwechselwege in Prokaryoten
- Viren (Systematik, Aufbau, Retroviren, Vermehrungszyklus)
- Pilze (Systematik und Morphologie, Endo- und Ektomykorrhiza)
Praktikum:
Anreicherung Endosporen-bildender Bakterien nach Pasteurisation, Erstellung eines Antibiogramms, Anreicherung von Milchsäurebakterien in anaerober Kultur, Gramfärbung, Reinkulturgewinnung mit dem 13-Strich Verfahren, Aufzeichnung Wachstumskurve durch Verfolgung der optischen Dichte, Gesamtzellzahl- und Lebendzellzahlbestimmung, Lichtmikroskopie im Phasenkontrast und Hellfeld|
I |
- Dozent/in: Dennis Gluma
Lernziel
Die Studierenden sind nach Abschluss dieses Moduls in der Lage:
- Mikrobielle Abbauleistungen in unterschiedlichsten Anwendungsgebieten umfassend zu beschreiben.
- Angriffspunkte verschiedener Antibiotika und Resistenzentwicklungen zu benennen.
- Den biotechnologischen Nutzen von mikrobiologischen Synthesewegen anhand konkreter Beispiele darzulegen.
- Konflikte unterschiedlicher Interessensgruppen zu analysieren und die Erkenntnisse spontan in Kleingruppen zu präsentieren.
Ausgewählte Themen durch eigene Literaturrecherche zu erarbeiten und als Präsentation vorzustellen Die Studierenden vertiefen ihre Kenntnisse in angewandter Mikrobiologie. Ein Schwerpunkt liegt auf der Aminosäuresynthese und weiterer mikrobiell hergestellter Produkte (Süßungsmittel, Antibiotika, Biogas). Sie erhalten detailliertere Kenntnisse über spezielle Stoffwechselwege und über besondere Synthese- und Abbauleistungen von Mikroorganismen.Inhalte
Die Studierenden vertiefen ihre Kenntnisse in angewandter Mikrobiologie und Umweltmikrobiologie.
- Rolle der Mikroorganismen in der Abwasserreinigung
- Aerober und anaerober Abbau polycyclischer aromatischer Kohlenwasserstoffe (PAK), Kunststoffen und anderen Kohlenwasserstoffen
- Naturstoffsynthese über Nicht-ribosomale Peptidsynthese und Polyketidsynthasen
- Schwermetallresistenz und Bioremediation
- Polysaccharidsynthese
- Stoffwechselvorgänge bei der Biogasbildung, Exkurs: Maßnahmen gegen steigende
Methanemissionen
- Biotechnologische Synthese von Oleochemikalien inkl. Fettsäuresynthese, Ersatz tropischer Öle, Exkurs: Palmöl
- Horizontaler Gentransfer, Ausbildung von Antibiotikaresistenzen und die Gefahr für die Umwelt
Aminosäuresynthese und Produktion für die Bereitstellung nachhaltiger Futtermittel
Lernziele
Nach Abschluss des Kurses sollen die Studierenden Grundlagenkenntnisse der medizinischen Bakteriologie und Diagnostik erworben haben und über detailliertes Wissen der Molekularen Mikrobiologie verfügen. Sie erhalten Kenntnisse zu den Themen körpereigene vs pathogene Flora des Menschen, Verfahren zum direkten und indirekten Erregernachweis, Sensitivitätstests, Einsatz verschiedener Nährmedien in der Diagnostik, Bakterienphysiologie sowie Regulations- und Anpassungsmechanismen der Bakterien.
Inhalte
Antimikrobielle Chemotherapie, Resistenzen und Entwicklung neuer Antibiotika, Epidemiologie, Methodik für die Isolierung und Identifizierung von pathogenen Bakterien, Überblick über wichtige Krankheitserreger, Labormanagement, Signaltransduktion in Prokaryonten, Regulation des Stoffwechsels
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Die Studierenden beherrschen im Labor die grundlegenden Techniken molekularbiologischer Arbeiten. Sie sind fit im Laborrechnen, sicher im Umgang mit Agarose-Gelelektrophorese und PCR, Steriltechniken, Medien und Puffer ansetzen. Die Studierenden lernen die Konkugation und Transformation als DNA-Transfertechniken kennen. Des Weiteren werden theoretische Kenntnisse von halophilen Mikroorganismen vermittelt. |
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- Durchführung einer Konjugation - Selektion auf Mutanten nach homologer Rekombination - Bestimmung des Wachstumsverhaltens im Schüttelkolbenmaßstab - Durchführung Fusions-PCR (SOE-PCR), Ligation und Transformation mit chemisch kompetenten Zellen oder elektrokompetenten Zellen - Herstellung von Puffern, Medien - Labborrechnen
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Lernergebnisse:
Die Studierenden sind in der Lage, Methoden über das breite Spektrum an modernen analytischen und biochemischen Methoden für Biomoleküle und Zellen zu benennen und die theoretischen Hintergründe zu erläutern. Sie können grundlegende und fortgeschrittene molekularbiologische und biochemische Methoden anwenden und auswerten. Für unterschiedliche Fragestellungen können sie aus dem Laboralltag geeignete Analysemethoden benennen und beschreiben.
Vorlesungsinhalt:
- Nukleinsäureanalytik mit Hybridisierung, Massively Parallel Sequencing Techniken, Real-time PCR
- Proteinanalytik über Gelelektrophorese, Proteinaufreinigung über verschiedene chromatographische Techniken, Methoden der Proteomanalyse, Methoden der Proteinbestimmung, Proteinfällung
- Zellaufschluss, Zentrifugation
- Zellanalytik mit Hilfe Fluoreszenz-basierter Methoden (Fluoreszenz-in-situ Hybridisierung, Durchflusszytometrie)
- Analysemethoden für Metabolite
- Grundlagen der Chromatographie und Massenspektrometrie (HPLC, MS)
- Spektroskopie (FT-IR-Spektroskopie, UV-Resonanz-Raman-Spektroskopie, Oberflächenplasmonresonanzspektroskopie)
- Prof. K. Grammann: Rebecca Schultz